聚吡咯机械传感器传感特性研究

针对聚吡咯在传感器方面的应用问题,对其作为机械传感器时的传感特性进行了研究,提出了一种在施加外部静态偏转的情况下,采集PPy机械传感器传感输出的微弱电信号的测量方法,并建立了具有屏蔽外界干扰功能的输出信号测量系统。对传感器施加由小变大和由大变小两组偏转位移,在屏蔽外界干扰的条件下依次测得了对应的传感输出信号,通过分析传感输出电压与输入偏转位移之间的关系,得到了完整的聚吡咯传感输出去/回程特性曲线方程。研究结果表明,该测量系统能够实现测量PPy机械传感器在静态偏转的状态下所输出的电压信号,且传感输出与输入变化规律基本一致;由得到的特性曲线方程可以发现,在其传感过程中存在非线性迟滞现象,该发现可以为聚吡咯用于制作机械传感器提供一定的实验依据和参考。     

脉冲压力条件下PVDF压电薄膜的动态响应特性

通过脉冲压力发生装置产生脉冲压力,研究PVDF压电薄膜的动态特性.使用PVDF压电薄膜制作一种测试脉冲压力的传感器,借助标准压阻传感器,测得PVDF压力传感器的灵敏度,计算出灵敏度的不确定度,并将PVDF压力传感器的线性度与压电传感器和压阻传感器作出对比,发现PVDF压力传感器输出稳定.通过比较PVDF压力传感器和标准的压阻传感器输出信号在时域和频域上的相关参数,证实PVDF压电薄膜具备测试动态压力的能力.     

基于静动态分离的MAF传感器动态非线性建模

热膜式空气质量流量传感器广泛用于汽车发动机,但是,在有些工况下,传感器的动态响应速度不能满足控制的要求.在研究中发现,传感器的动态特性有明显的非线性.本文基于传感器的静态和动态实验,提出了基于静动态分离的Hammerstein两步法的动态非线性建模方法,建立了大小流量和正负阶跃统一的数学模型,更加准确地描述传感器的动态非线性特性.     

在线补偿天然气流量积算仪

设计了基于ARM9核心的天然气流量积算仪,接收流量变送器输出的模拟信号、脉冲信号或HART信号,设计了压力传感器和温度传感器接口电路;基于WinCE平台上开发了系统软件,输入天然气各种组分及其摩尔分数或百分比后,根据AGA8-92计算方法建立起压缩因子和温度、压力关系的三维数据表,为了保证实时性,利用线性插值方法快速求出测量工况下的压缩因子,将天然气体积流量折算为标准状态下的体积流量,实现在线补偿.可输出4～20 mA电流和脉冲.     

软测量技术在动态流量测量中的应用

在电液比例阀和电液伺服阀动特性测试中,高频动态流量的测量一直是一个难题.在流量测量中引入软测量技术,以层流流量计的基本结构为基础建立动态层流流量模型,通过对压力差信号与油液温度信号进行在线测量并进行数值计算,可以得到连续变化的瞬时流量值.从而克服了传统流量计自身惯性的影响,显著提高了对动态流量测量的频率范围.     

电压—频率转换电路的动态特性分析及求解

在测量与仪表技术领域 ,V/F转换器作为一种信号变换和处理技术 ,应用日益广泛。从V/F转换器内部工作原理出发 ,分析了V/F转换电路的动态特性 ,提出了能说明V/F转换过程快慢程度的一个动态参数概念 ,即转换时间 ,并求解出普遍有效的一般表达式。V/F转换器的动态转换过程主要由两步组成 ,一是恒定脉宽的单脉冲输出 ,二是单稳态复位状态 ,这两种状态交替工作控制输入积分比较器的积分工作状态 ,得到频率大小与输入直流电压成比例的脉冲输出信号从而实现V/F。转换当设在任意时刻输入电压发生突变时 ,可用阶跃函数来描述此变化 ,定义转换时间Tc为跳变时刻至达到稳定脉冲输出的时间 ,则此时间成为描述V/F动态转换过程的一个具体的动态参数。求解出的Tc具有普遍有效性 ,并从中能清楚地看出V/F的动态响应特性不仅与输入电压新的数值有关 ,而且还与输入原初始状态、跳变时刻有关 ,与模拟输入输出系统有一定的差别     

压电驱动的快速刀具定位台自抗扰控制研究

针对压电驱动器输入电压与输出位移的动态迟滞特性,采用基于Prandtl-Ishlinskii的压电动态迟滞模型,实现了对刀具定位台的精确控制。实验分别采用逆模型前馈补偿控制和自抗扰控制方法对定位台控制系统进行测试,结果表明在单频输入信号下,采用自抗扰控制算法的系统均方根误差较逆模型前馈控制下降了1.137～1.137 5μm;系统相对误差有明显下降。结论表明自抗扰控制成功减小了定位台的迟滞特性,提高了控制精度,较逆模型前馈补偿控制有更好的优越性。     

电压一频率转换电路的动态特性分析及求解

在测量与仪表技术领域，V/F转换器作为一种信号变换和处理技术，应用日益广泛，从V/F转换器内部工作原理出发，分析了V/F转换电路的动态特性，提出了能说明V/F转换过程快慢程度的一个动态参数概念，即转换时间，并求解出普遍有效的一般表达式。V/F转换器的动态转换过程主要由两步组成，一是恒定脉宽的单脉冲输出，二是单稳态复位状态，这两种状态交替工作控制输入积分比较器的积分工作状态，得到频率大小与输入直流电压成比例的脉冲输出信号从而实现V/F。转换当设在任意时刻输入电压发生突变时，可用阶跃函数来描述此变化，定义转换时间Tc为跳变时刻至达到稳定脉冲输出的时间，则此时间成为描述V/F动态转换过程的一个具体的动态参数，求解出的Tc具有普遍有效性，并从中能清楚地看出V/F的动态响应特性不仅与输入电压新的数值有关，而且还与输入原初始状态，跳变时刻有关，与模拟输入输出系统有一定的差别。     

ABS轮速传感器及其信号处理

分析了汽车防抱死制动系统电磁感应式轮速传感器的工作原理及其信号特征，在对轮速信号检测及其特性分析的基础上，设计了由低通滤波电路和迟滞电压比较器构成的信号处理电路，并在Multisim8．0环境下进行仿真研究，结果表明电路工作稳定可靠、抗干扰性强。     

力反馈微加速度计的准静态和阶跃响应模型

对于微机械电容式加速度计,为了检测微小电容变化,必须引入交直流电压驱动信号,然而该静电力的存在显著影响传感器的最大可靠工作范围。对准静态惯性信号和阶跃惯性信号,深入研究了力反馈加速度计的可靠工作范围,建立了不同偏压配置的驱动信号对引起吸合失效的临界加速度信号的影响模型。研究结果表明静电力对阶跃信号的影响要比准静态信号大,动态工作条件下所能承受的最大阶跃加速度信号比准静态信号要小一个数量因子。对于双边驱动的力反馈加速度计,正正偏压配置或正负偏压配置可以最大程度地减小驱动信号引起的传感器吸合失效,从而增大可靠工作范围;而负负偏压配置或负正偏压配置增大了驱动信号效应,从而大大减小了可靠工作范围。     

Dynamic performance analysis of turbine flow sensor based on CFD simulations

The research on the dynamic performance of flowmeters has great significance for the accurate measurement of flow onsite. A simulation method for dynamic characteristics of turbine flow sensor was proposed in this study. This method was used to investigate the dynamic performance of three turbine flow sensors with different diameters. The amplitude-frequency characteristic, phase-frequency characteristic, transfer function, and step response are analyzed based on the results of the simulation. The results indicate that turbine flow sensors can be analyzed as a first-order system. The frequency of pulse flow is the main factor affecting the sensor's performance. The phase difference increases as the frequency increases, and the maximum phase difference reaches 50°. The gain of the small-diameter turbine flow sensor is susceptible, while the phase difference and time constant of the large-diameter turbine flow sensor are susceptible. For step flow, the time constant generated by the negative step is larger than that by the positive step. The analysis results provide bases for evaluating the dynamic performance of turbine flow sensors used online.     

活塞-曲轴系统的二阶运动力学分析

分析了活塞 -曲轴系统的动力学特性 ,以时间序列来表达系统的运动速度、加速度与跃度的变化 ,获得该系统的全面动特性。并对活塞 -曲轴系统进行了惯性力分析 ,针对性地提出改进活塞 -曲轴系统性能、减小二阶运动、降低摩耗的途径 ,另一方面也提高了发动机的整体性能     

ASSESSING THE DYNAMIC ERRORS OF COORDINATE MEASURING MACHINES

０ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｓ（ＣＭＭｓ）ａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｍｏｄｅｒｎｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｉｎｍａｎｙｃａｓｅｓ,ｆａｓｔｐｒｏｄｕｃ...     

基于传感器的操作臂惯性参数在线识别神经网络模型

机器人惯性参数识别是机器人精确建模以及机器人控制和仿真的关键问题之一。机器人腕力传感器的接入将影响机器人系统的动力学特性 ,同时腕力传感器的输出也真实地反映了机器人的力作用和机器人末端的动力学特性。本文基于腕力传感器的输出信号 ,对在线识别机器人操作臂末端的惯性参数的方法进行了分析和研究 ,并建立了惯性参数在线识别的神经网络模型 ,网络学习后其权值即为辨识的惯性参数。     

(111)硅片的高性能热堆式气体流量传感器及其封装技术研究

流量测控在生物医疗、农业监测、汽车电子等方面具有举足轻重的作用。针对现有热堆式气体流量传感器普遍存在着器件尺寸大、灵敏度低、成本高等不足,基于(111)硅片的单面微机械加工工艺设计了一款p⁺ Si/Au热电堆式气体流量传感器。采用高塞贝克系数的p⁺ Si/Au材料制作热电偶,结合“鱼骨状”隔热薄膜和嵌入式隔热腔体结构,最大程度增大了器件的热阻,降低了热损耗,提升了器件的灵敏度。同时,热电偶冷端与单晶硅衬底之间采用高导热的复合金属相连,不仅增大了热电偶冷热端之间的温度差,而且简化了工艺的复杂度。得益于单面微机械加工工艺,传感器尺寸仅有0.65 mm×0.65 mm。在此基础上,基于气体流道封装以及信号处理电路,设计了集传感器芯片,气流流道以及处理电路于一体的气体流量检测模块。测试结果表明,在320倍电压放大及1.0 V的电压偏置下,该器件的归一化灵敏度约为5.4 mV/sccm/mW,响应时间为1.44 ms。     

基于混合建模的磨煤机一次风量预测算法研究

针对直接拟合得到的磨煤机一次风量黑箱软测量模型收敛性差、预测准确度较低的问题,在对风量测量进行机理特性分析的基础上,建立了一种以黑箱建模为主的结构逼近式混合软测量模型。黑箱模型部分采用最小二乘支持向量机(LSSVM)算法,并将机理特性融入到LSSVM模型中,经过输入变量类变换层的整合,将辅助变量中的压力信号转换为差压类、压力与温度的比值作为密度类、与一次风管路阻力相关的测点信号转换为风门风阻类,作为LSSVM模型的输入变量。应用电厂实际运行数据对一次风量进行预测,与直接拟合的预测效果相比,所建立的混合软测量模型收敛性好、预测精度高(引用误差波动0.54%),可为电厂生产中控制合理的风煤配比关系提供准确度更高的一次风量预测值。     

钟板对液压悬置特性的影响

为揭示钟板数量对液压悬置特性影响,首先,根据液压悬置结构搭建解耦膜、节流盘以及新节流盘液压悬置数学模型,同时分析钟板数量对液压悬置动态特性影响;其次,在高低频状态分析钟板数量对惯性通道、解耦膜通道流量以及上腔压力响应的影响;最后,分析节流盘和新节流盘液压悬置在钟板处的流量和压力响应。计算表明:低频时3种液压悬置的动态特性几乎相同,随着钟板数量增加悬置动态刚度和滞后角略有减小;在节流盘液压悬置的基础上增加钟板不影响解耦膜通道流量和上腔压力响应,但影响悬置的刚度和滞后角。     

Design of a Low-Cost Thermal Dispersion Mass Air Flow (MAF) Sensor

There is a need for a low-cost sensor to be used in many practical applications, such as the control of the air–fuel ratio in combustion burners, which measures the mass flow rate of fluid. This paper focuses on the design, calibration, and testing of a mass flow sensor operating on the principle of thermal dispersion. The developed sensor implements a digital proportional-integral controller which regulates the body temperature of a heated element, recognized as a thermistor, located in the stream of the fluid flow to a constant difference with respect to the ambient air temperature. The power dissipated by this heated element was referenced to known mass flow rates of air to determine the relationship between the dissipated power and ambient temperature to the measured mass flow rate. The inclusion of air flow conditioners, which filtered unwanted debris and delivered a more laminar air flow, was imperative to the success of the design. The designed sensor was proven to measure the incoming mass air flow through a duct, in the presence of moderate disturbances in the intake air pipe and for a wide range of ambient air temperatures, with a maximum full-scale error of 5.5% and a range up to 80 kg/h.     

Dynamic analysis of evaporator characteristics

An analysis of the dynamic characteristics in an evaporator was numerically performed for control and design of the refrigeration and air conditioning systems. The important factors, such as refrigerant flow rate, inlet enthalpy, inlet air velocity and air temperature, are incorporated with this analysis. An evaporator is modeled for the dynamic characteristics analysis separated into three regions which are the two-phase region, the saturated vapor region and the superheated vapor region. The basic equations of each region were derived in the continuity, heat energy equilibrium and heat transfer equations. The transfer functions of the dynamic characteristics were obtained by the linearization and Laplace transformation. The dynamic response characteristics were evaluated on the Bode diagram with the frequecy response method. These results may be used for the analysis of the dynamic characteristics and design in the total system.     

Dynamic calibration method of high-pressure transducer based on quasi-δ function excitation source

This paper presents a dynamic calibration method of frequency response characteristics of high-pressure sensor. In this method, the pressure sensor was under high hydrostatic pressure in advance, then use the bullet impacted Hopkinson bar and generated quasi-δ function signal with small amplitude, which excited the sensor being calibrated. The excitation signal of sensor are collected, at the same time, output signal of the sensor are collected, and at last, the collected data are processed according to calibration principle and calculated the frequency response of the sensor being calibrated. This calibration method realized dynamic calibration of high pressure sensor under actual working pressure; it can realize the low limit frequency of the calibrated frequency range strictly reaches to zero frequency. This method can also be applied to acceleration sensor, transient high-temperature sensor, and other types of sensors. In this paper, the calibration principle of quasi-δ function dynamic calibration method is introduced. The relationship among pulse width of excitation signal, frequency range that can be calibrated and calibration precision is analyzed. The experimental results are also shown.